离子束刻蚀深度的监测方法
【专利摘要】本发明提供了一种离子束刻蚀深度的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：在石英晶振片的电极面上镀上一层标准材料作为镀膜层，得到镀膜石英晶振片；步骤二：将镀膜石英晶振片与待刻蚀材料置入离子束刻蚀机中，并将镀膜石英晶振片与频率检测装置相连；步骤三：同时对待刻蚀材料和镀膜层进行刻蚀，频率检测装置对镀膜层的刻蚀深度进行实时监控，当频率检测装置监测到镀膜层的刻蚀深度达到预定刻蚀深度时，停止刻蚀，得到符合目标刻蚀深度的刻蚀材料。本发明提供的离子束刻蚀深度的监测方法所用装置简单，易于操作，精确度好，成本较低。
【专利说明】离子束刻蚀深度的监测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微细加工【技术领域】，具体涉及一种采用石英晶振法来监控离子束刻蚀深度变化的监测方法。
【背景技术】
[0002]离子束刻蚀是一种应用十分广泛的微细加工技术，它通过离子束对材料的物理溅射作用达到去除材料和成形的目的，具有分辨率高、定向性好等优点。
[0003]刻蚀深度是离子束刻蚀技术中的一个重要的指标，因此，对刻蚀深度的监控是刻蚀过程中一个重要的技术环节。
[0004]目前，大多采用时间控制法或者搭光路测干涉光强来法来监控刻蚀过程中的刻蚀深度。时间控制法是用需刻蚀的深度除以事先测出的待刻蚀材料的刻蚀速率，得到在相同工艺条件下该材料被刻蚀的时间，由于刻蚀速率与多种因素有关，在刻蚀过程中很难保持定值，误差较大。采用搭光路监控干涉光强法监控刻蚀深度时，一方面，搭建的光路往往比较复杂，且每次实验都需重新搭建光路，为使用者带来较大不便，另一方面，需要对干涉光强的极值做出精确的判断，但判断多根据个人经验进行，因此判断结果往往差异较大，稳定性不好。因此，如何能够简单快速且精确地对离子束刻蚀过程中的刻蚀深度进行监控，是亟待解决的问题。
[0005]国内外对石英晶体振荡的特性研究已经有很长时间，成果显著，如人们所熟知的镀膜工艺中监控膜厚的石英晶体膜厚监控仪。由于石英晶振的良好特性且设置简单、精度高，石英晶控仪近年来获得了迅速发展，已广泛用于电化学合成、溶解过程、导电聚合物材料研究，表面、界面物理化学过程在线监测，医学诊断、细菌学、生化和分子生物学等多个领域。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种离子束刻蚀深度的监测方法，以解决上述问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:
[0008]离子束刻蚀深度的监测方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0009]步骤一:在石英晶振片的电极面上镀上一层标准材料作为镀膜层，得到镀膜石英晶振片；
[0010]步骤二:将镀膜石英晶振片与待刻蚀材料置入离子束刻蚀机中，并将镀膜石英晶振片与频率检测装置相连；
[0011]步骤三:同时对待刻蚀材料和镀膜层进行刻蚀，频率检测装置对镀膜层的刻蚀深度进行实时监控，当频率检测装置监测到镀膜层的刻蚀深度达到预定刻蚀深度时，停止刻蚀，得到符合目标刻蚀深度的刻蚀材料，
[0012]其中，预定刻蚀深度根据目标刻蚀深度以及标准材料和待刻蚀材料的刻蚀速率比，计算得到。[0013]另外，本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法还可以具有这样的特征:其中，频率检测装置通过监测镀膜石英晶振片的振荡频率，并对振荡频率的变化进行分析，计算得到镀膜层的刻蚀深度。
[0014]另外，本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法还可以具有这样的特征:其中，镀膜层的厚度大于预定刻蚀深度。
[0015]另外，本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法还可以具有这样的特征:标准材料为招月旲。
[0016]发明的作用与效果
[0017]根据本发明所提供的离子束刻蚀深度的监测方法，由于通过频率检测装置对镀膜层的刻蚀深度进行实时监测，当到达到预定刻蚀深度时，停止刻蚀，而预定刻蚀深度根据所述目标刻蚀深度以及所述标准材料和所述待刻蚀材料的刻蚀速率比计算得到，从而间接的实现了对待刻蚀材料刻蚀深度的实时监控，与搭光路监控干涉光强法监控刻蚀深度相比，本发明提供的监测方法不需要搭建复杂的光路，因此实验方法简单，易于操作。
[0018]另外，由于石英晶振片固有振荡频率稳定性高，因此结果精确度好。
[0019]另外，由于石英晶振片价格低廉，因此本发明所提供的离子束刻蚀深度的监测方法成本较低。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1是实施例中石英晶振片的电极面镀膜说明图；
[0021]图2是实施例中待刻蚀材料与镀膜石英晶振片的刻蚀说明图；以及
[0022]图3是实施例中待刻蚀材料与镀膜石英晶振片刻蚀完毕的说明图。
【具体实施方式】
[0023]以下结合附图，对本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法做进一步的说明。
[0024]<实施例>
[0025]本实施例在能量500ev、束流密度ImA/cm2垂直入射的实验条件下的刻蚀，待刻蚀材料为娃片，标准材料为招I吴，娃片的目标刻蚀深度为190nm。
[0026]取硅片和铝膜分别在上述实验条件下进行离子束刻蚀实验，得到铝膜与硅片的刻蚀速率，从而求的铝膜与硅片的刻蚀速率比为1.29:1。
[0027]根据二者的刻蚀速率比和硅片的目标刻蚀深度，经过计算，得出铝膜的预定刻蚀深度为245nm，该预定刻蚀深度为将铝膜与硅片在上述实验条件下同时进行刻蚀，当硅片达到目标刻蚀深度时铝膜的刻蚀深度。
[0028]图1是实施例中石英晶振片的电极面镀膜说明图。
[0029]图2是实施例中待刻蚀材料与镀膜石英晶振片的刻蚀说明图。
[0030]图3是实施例中待刻蚀材料与镀膜石英晶振片刻蚀完毕的说明图。
[0031]本实施例所提供的离子束刻蚀深度的监测方法包括以下步骤:
[0032]步骤一:取石英晶振片放入真空镀膜机内，在如图1所示的石英晶振片的电极面11上镀上约350nm厚度的铝膜，即为镀膜层12，得到镀膜石英晶振片10 ；
[0033]步骤二:将镀膜石英晶振片10和待刻蚀材料13放入离子束蚀刻机内，并将镀膜石英晶振片10与如图2所示的频率检测装置14相连；
[0034]步骤三:在能量500ev、束流密度ImA/cm2垂直入射的实验条件下同时对镀膜层12和待刻蚀材料13进行刻蚀，频率检测装置14用来测定镀膜石英晶振片10的振荡频率，并对振荡频率变化进行分析，根据分析结果对镀膜层12的刻蚀深度进行实时计算和显示，当频率检测装置14显示镀膜层12的刻蚀深度为245nm时，停止刻蚀，取出硅片，得到如图3所不的刻蚀材料15,图3中虚线部分为被刻蚀部分。
[0035]经过测量，刻蚀材料15的刻蚀深度为201nm，与目标刻蚀深度的误差为5.7%，在整体误差10%的误差范围内，符合实验要求。
[0036]实施例的作用与效果
[0037]根据本实施例所提供的离子束刻蚀深度的监测方法，由于根据刻蚀速率比和目标刻蚀深度进行计算，得出铝膜的预定刻蚀深度，通过频率检测装置对镀膜层的刻蚀深度进行实时监测，进而间接实现对待刻蚀材料刻蚀深度的实时监控，与搭光路监控干涉光强法监控刻蚀深度相比，不需要搭建复杂的光路，因此所用装置简单，易于操作。
[0038]另外，由于石英晶振片固有振荡频率稳定性高，因此结果精确度好，刻蚀完成后所得刻蚀材料的刻蚀深度与目标刻蚀深度的误差仅为5.7%。
[0039]另外，由于石英晶振片价格低廉，作为标准材料的铝膜也便宜易得，从而使本实施例所提供的方法成本较低。
[0040]当然本发明所涉及的离子束刻蚀深度的监测方法并不仅仅限定于上述实施例中的内容。以上内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
[0041]另外，上述实施例中的标准材料为铝膜，除此之外，本发明所涉及的标准材料可以有多种选择，还可以选择八1148、(:11、11、合金等金属镀膜材料，还可以选择氧化物(如二氧化娃、氧化钛)和氟化物(如氟化钡、氟化镁)等。
[0042]另外，上述实施例中的选择硅片作为待刻蚀材料仅是对本发明构思下的一个具体说明，该待刻蚀材料根据目的不同，可以选择其它的材料。
【权利要求】
1.离子束刻蚀深度的监测方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤一:在石英晶振片的电极面上镀上一层标准材料作为镀膜层，得到镀膜石英晶振片; 步骤二:将所述镀膜石英晶振片与待刻蚀材料置入离子束刻蚀机中，并将所述镀膜石英晶振片与频率检测装置相连； 步骤三:同时对所述待刻蚀材料和所述镀膜层进行刻蚀，所述频率检测装置对所述镀膜层的刻蚀深度进行实时监控，当所述频率检测装置监测到所述镀膜层的刻蚀深度达到预定刻蚀深度时，停止刻蚀，得到符合目标刻蚀深度的刻蚀材料， 其中，所述预定刻蚀深度根据所述目标刻蚀深度以及所述标准材料和所述待刻蚀材料的刻蚀速率比，计算得到。
2.根据权利要求1所述的离子束刻蚀深度的监测方法，其特征在于: 其中，所述的频率检测装置通过监测所述镀膜石英晶振片的振荡频率，并对振荡频率的变化进行分析，计算得到所述镀膜层的刻蚀深度。
3.根据权利要求1所述的离子束刻蚀深度的监测方法，其特征在于: 其中，所述镀膜层的厚度大于所述预定刻蚀深度。
4.根据权利要求1所述的离子束刻蚀深度的监测方法，其特征在于: 其中，所述标准材料为铝膜。
【文档编号】H01L21/66GK103824790SQ201410052343
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月17日 优先权日:2014年2月17日
【发明者】杨赛, 盛斌, 张大伟, 唐庆勇, 陈鹏 申请人:上海理工大学